Comment éviter les pénalités pour dépassement de puissance souscrite?

L’augmentation constante du prix de l’énergie électrique incite les consommateurs à réduire leur facture d’électricité par tous les moyens possibles. Cette réduction peut être obtenue grâce à la réduction de la consommation d’énergie (en kWh) mais elle peut aussi être obtenue grâce à une meilleure gestion du contrat liant le consommateur au distributeur d’énergie électrique (régie ou ONEE).

En effet, les contrat d’électricité pour les abonnés moyenne tension et haute tension comportent un certain nombre de redevances, dont la plus importante est la redevance de puissance souscrite (RPS) et prévoient des engagements sur la manière de consommer l’énergie et des pénalités en cas de non-respect de ces engagements par le consommateur, dont notamment la pénalité pour facteur de puissance insuffisant et la pénalité pour dépassement de puissance souscrite.

Le présent article détaille les dernières solutions lancées sur le marché pour aider les consommateurs à maîtriser leurs appels de puissance et à éviter les pénalités pour dépassement de puissance souscrite, dont la nouvelle gamme MDC (MDC 4 et MDC 20) de CIRCUTOR

Comment interpréter une facture d’électricité ?

Il est important de connaître les différents termes qui figurent sur la facture d’électricité afin de pouvoir identifier les points sur lesquels nous pouvons agir pour la réduire. Les concepts les plus importants sont : le terme d’énergie, le terme de facteur de puissance, les termes d’indicateur de maximum, de puissance appelée et de puissance souscrite, ces derniers faisant l’objet de cet article.

Comme nous le verrons plus tard, une gestion optimale de la puissance appelée nous permet de :

• Réduire la puissance souscrite pour l’adapter à celle qui est réellement nécessaire.

• Éviter les pénalités pour dépassement de puissance souscrite.

Terme d’énergie

Énergie consommée (en kWh) durant la période de facturation, en appliquant différents prix stipulés selon le type de tarif et/ou de tranche horaire. C’est la seule énergie qui permet de générer de la chaleur ou du travail (force motrice, chauffage, etc.).

Un autre type d’énergie consommée mais non facturée par le distributeur d’électricité figure sur la facture. Il s’agit de l’énergie réactive (en kVarh).

C’est une énergie qui sert à aimanter les circuits magnétiques des moteurs et des transformateurs. Elle ne produit donc aucun travail mais peut surcharger les réseaux de transport et de distribution d’électricité. Le distributeur d’électricité oblige les abonnés Moyenne et Haute Tension à la limiter à travers la notion de facteur de puissance détaillée ci-dessous.

Terme de facteur de puissance ou cos phi

Terme de facteur de puissance (il s’agit plus exactement du cos phi) calculé à partir de la consommation d’énergie active (kWh) et de la consommation d’énergie réactive (kvarh) au cours de chaque période. L’utilisateur paiera une majoration pour ce terme s’il descend au dessous d’une valeur plancher qui est définie selon le type de contrat. Pour un abonné Moyenne Tension, la valeur limite est de 0,8 par exemple.

Plus l’écart entre la valeur calculée du facteur de puissance et la limite imposée par le contrat est important, plus sera importante la majoration.

Terme d’indicateur de maximum

Terme d’indicateur de maximum (en kW) ou maximètre. Il s’agit de la valeur maximale de puissance atteinte dans la période de facturation pendant un enregistrement de 15 minutes (cette durée peut être de 10 minutes, selon le distributeur local d’énergie). Ce terme d’indicateur de maximum sera largement détaillé dans la suite de cet article.

Remarque : Alors que la plupart des régies utilisent ce terme d’indicateur de maximum, l’ONEE utilise le terme de puissance appelée (exprimé en kW) sur ses factures.

Terme de puissance appelée

Terme de puissance appelée(en kVA). C’est le résultat du calcul mathématique suivant : Puissance appelée (kVA) = Indicateur de maximum (kW) / facteur de puissance de la période. Si la valeur de cette puissance calculée dépasse la valeur de la puissance souscrite, on imposera une pénalité..

Terme de puissance souscrite (en kVA)

C’est une limite de puissance contractée par l’abonné Moyenne ou Haute Tension auprès du distributeur d’électricité, qui ne peut pas dépasser la puissance totale installée (somme des puissances de tous les transformateurs de distribution du site concerné). Cette puissance souscrite traduit un engagement mutuel entre le consommateur et le distributeur d’électricité. A travers elle, le premier s’engage à limiter ses appels de puissance au-dessous de cette valeur et le second à lui garantir la disponibilité de toute cette puissance à tout moment (ou selon la tranche horaire, particulièrement pour les clients Haute Tension qui peuvent déterminer une puissance souscrite par tranche horaire). Le coût d’un kVA souscrit est actuellement de 381,40 Dhs/an pour un abonné Moyenne Tension chez l’ONEE (coût actualisé en Juillet 2014). Ce coût varie selon le type de contrat et selon la régie de distribution d’électricité.

Méthodes de calcul de l’indicateur de maximum

L’indicateur de maximum est la puissance instantanée (en kW) moyenne dans un intervalle de temps défini, normalement toutes les 10 ou 15 minutes. Il existe différentes méthodes pour calculer ce paramètre, dont les deux plus courantes sont :

Fenêtre fixe (par bloc)

Il s’agit du calcul de la puissance active maximale appelée (en kW) au cours d’un intervalle défini (normalement toutes les 15 minutes). Une fois ces données obtenues, on garde la valeur et on commence un nouveau calcul sur les 15 minutes suivantes. De cette façon, on enregistre 4 valeurs par heure.

Fenêtre glissante

Il s’agit du calcul de la puissance active maximale appelée (en kW) au cours d’un intervalle défini (normalement toutes les 15 minutes). Une fois cette donnée obtenue, elle s’actualisera toutes les minutes avec la valeur des dernières 15 minutes. C’est-à-dire qu’à la fin de chaque minute (cette durée étant paramétrable), on obtiendra une donnée de la puissance active maximale appelée (kW) ou indicateur de maximum pour un intervalle de 15 minutes. De cette façon, on enregistre 60 valeurs par heure.

La méthode de mesure par fenêtre fixe est la méthode généralement employée par l’ONEE et les régies de distribution d’électricité au Maroc.

Comment est déterminé l’indicateur de maximum ?

Dans le paragraphe de définition des termes figurant sur la facture d’électricité, en début de cet article, nous avions défini l’Indicateur de maximum comme étant la valeur maximale de puissance atteinte dans la période de facturation pendant un enregistrement de 15 minutes.

Mais contrairement à ce qu’on pourrait penser, il ne s’agit pas en réalité d’une puissance mesurée directement, mais d’une valeur moyenne calculée à partir de la consommation d’énergie cumulée pendant l’intervalle de temps de 15 ou 10 minutes.

En effet, le compteur du distributeur d’électricité cumule l’énergie consommée par l’installation (en kWh) durant la période de 15 minutes. Il multiplie ensuite cette valeur par 4 pour obtenir la puissance moyenne appelée durant cette période (en kW). C’est cette valeur qu’il enregistre dans sa mémoire pour la comparer aux valeurs des autres intervalles de 15 minutes du même mois (ou de la période de facturation) et en déclarer la plus élevée comme l’indicateur de maximum de cette période.

Bien sûr, si l’intervalle de mesure configuré dans le compteur est 10 minutes, celui-ci multipliera l’énergie consommée durant cet intervalle de temps par 6 pour obtenir la puissance moyenne.

Ainsi, une installation qui consommerait une énergie de 150kWh durant 15 minutes verra le compteur afficher une puissance moyenne de 600 kW. Mais cette information, seule, reste insuffisante pour le choix de la solution de prévention de dépassement de puissance souscrite.

Il est très important de savoir comment a été consommée cette énergie.

Considérons le même exemple ci-dessous, soit une consommation de 150kWh. Deux cas de figure sont ici présentés.

Cas 1

graphe1         tableau_1

Cas 2

graphe2         tableau_2

Ces deux exemples montrent un indicateur de maximum identique alors que la puissance réelle maximale appelée dans le second cas est presque 3 fois plus élevée que celle appelée dans le premier cas.

Dans le premier cas, la consommation est stable et toujours égale à 600kW.

Dans le second cas, l’essentiel de la consommation a été réalisé durant les 4 premières minutes. Le compteur affiche à ce moment là une énergie consommée de 95kWh. Le consommateur ici a du réduire drastiquement sa consommation d’énergie durant les 11 minutes restantes pour maintenir la consommation d’énergie à une valeur inférieure ou égale à 150kWh et ainsi ne pas dépasser le maximum autorisé de 600kW. La compréhension de cette notion est importante pour la suite de cet article.

Comment est calculée la pénalité pour dépassement de puissance souscrite ?

Cas du Maroc

Pour éviter des majorations en termes de puissance, nous devons nous assurer qu’aucune valeur de la puissance appelée (en kVA) ne dépasse la valeur de puissance contractée.

Au moment d’émettre une facture, on prend les données de la plus grande valeur au cours de la période de facturation (un mois en général) et on la compare avec la puissance souscrite. Si elle est supérieure à la puissance souscrite par l’utilisateur, il y aura une pénalité économique dans la facture. Par conséquent, si au cours du mois, on dépasse la puissance souscrite, dans une période de 15 minutes, ceci impliquera des pénalités, y compris si on a seulement dépassé la puissance une seule fois pendant tout le mois (un mois contient environ 2880 périodes de quinze minutes).

La pénalité consiste à payer plus cher de 50% le dépassement de la puissance souscrite.

Ainsi, un abonné Moyenne tension de l’ONEE, ayant contracté une puissance souscrite de 1000 kVA dont la facture mensuelle fait apparaître une puissance appelée égale à 1300 kVA aura à payer une redevance de puissance souscrite égale à 1000 x 381,4/12, soit 31783,33 Dhs HT en plus d’une Redevance de dépassement de puissance souscrite (RDPS) de 300 x 1,5 x381,4/12, soit 14302,50 Dhs HT.

Dans ce cas, la pénalité est donc de 300 x 0,5 x 381,4/12, soit 4767,5 Dhs HT.

Cas de l’Espagne

la puissance souscrite est définie en kW (puissance active). Le montant de la pénalité varie selon l’importance de l’écart constaté entre le maximètre et la puissance souscrite (appelée Puissance contractée Pc). La pénalité peut engendrer une augmentation très importante de la redevance de puissance, tel que l’illustre le graphique suivant :

Variation de la redevance de puissance % selon le dépassement de la puissance souscrite % (Espagne – Tarifs 3.0 et 3.1)

Quelles solutions techniques pour maîtriser la puissance appelée

Comme nous l’avons avancé, l’objectif d’un contrôle de puissance est de ne pas dépasser la limite de puissance souscrite. Pour cela, il faut installer un système qui soit capable de prévoir le risque de dépassement de puissance souscrite suffisamment à l’avance, de déconnecter les charges non critiques, à des moments contrôlés, et d’éviter la reconnexion simultanée de celles-ci lorsque le risque de dépassement disparaît.

Ces charges doivent être choisies parmi celles n’affectant pas le processus principal de production d’une entreprise, par exemple :

– L’éclairage,

– L’air conditionné,

– Ventilateurs et extracteurs,

– Les Compresseurs de froid,

– Les pompes d’alimentation de citernes de stockage,

– Les machines d’emballage,

– Les concasseurs ou broyeurs dans certains process,

– etc.

En général, il s’agit de choisir les machines les plus puissantes possibles, dont l’arrêt n’affecte pas le fonctionnement du process de fabrication, soit parce qu’elles ne fonctionnent pas à flux tendu avec le reste du process (existence de stock intermédiaire ou inertie importante : concasseurs ou broyeurs dans une carrière par exemple, fours, compresseurs de froid, etc.), soit parce qu’elles interviennent au bout du process (cas des machines d’emballage, soit tout simplement parce qu’elles n’interviennent pas du tout dans le process (cas de l’air conditionné, de l’aération, etc.). C’est le cas notamment des charges destinées à assurer le confort (éclairage d’ambiance, climatisation, etc.)

Dans le cas de locaux commerciaux par exemple, l’inertie thermique permet de déconnecter le système d’air conditionné pendant plusieurs minutes sans risquer une variation importante de la température ambiante.

Autre point important à prendre en compte dans le choix des charges à gérer, c’est le risque que pourrait présenter leur arrêt intempestif ou leur redémarrage automatique pour le personnel exploitant ou les personnes dans leur voisinage.

Variation redevance

Variation redevance puissance %

Dans de tels cas, le système pourrait servir avant tout à alerter sur le risque

de dépassement de puissance, sans action automatique sur les machines. Il pourrait cependant être programmé pour proposer les actions à mettre en œuvre, et laisser le soin au personnel technique pour les réaliser manuellement.

Description des équipements permettant la maîtrise de la puissance appelée

CIRCUTOR, un des leaders mondiaux dans les solutions d’efficacité énergétique électrique, propose une large gamme d’équipements dédiés à la gestion de la puissance appelée. Ainsi, la nouvelle gamme MDC de CIRCUTOR permet d’effectuer le contrôle de la puissance appelée (que ce soit en kW ou en kVA) d’une installation en connectant et déconnectant automatiquement les charges électriques afin de garantir le non dépassement de la puissance souscrite et d’éviter ainsi les mauvaises surprises lors de la réception de la facture d’électricité.

De plus, la gamme étendue MDC-20 permet un contrôle par tarifs ou par tranches horaires afin d’adapter la connexion des charges aux périodes de moindre coût énergétique tout en évitant d’engendrer des pics d’appels de puissance par la mise en marche simultanée de certaines charges.

Solution pour le tertiaire et les petites entreprises industrielles

• MDC 4 : analyseur pour le contrôle de la puissance appelée par niveau

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Dispositif MDC 4

MDC 4 est l’équipement le plus simple de la gamme MDC. Il est idéal pour les installations qui ont besoin d’un contrôle basique de la demande. En suivant des étapes simples de configuration, on peut définir jusqu’à 4 niveaux maximaux de puissance pour déconnecter les charges non critiques.

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Dispositif MDC 20

Le MDC 4 contient un analyseur de réseaux interne pour calculer le pic de la demande (en plus des autres paramètres électriques comme la tension, le courant et la puissance). Chaque fois que l’équipement enregistre un pic d’appel de puissance correspondant à un seuil préréglé, il débranche une ligne avec des charges non critiques afin de diminuer la puissance appelée et garantir que l’installation ne dépasse pas la limite de la puissance maximale totale configurée.

Ainsi, dans l’exemple ci-dessous, le MDC-4 déconnectera la première ligne dès que la puissance appelée atteindra 70% de la puissance maximale programmée. Il déconnectera la ligne 2 lorsque la puissance appelée atteindra 80% du seuil programmé, ensuite la ligne 3 lorsque la puissance appelée atteindra 90% de ce seuil et enfin la 4ème ligne lorsque le seuil de 95% sera atteint.

Il s’agit là d’une gestion très simple de la demande, avec mesure et action en temps réel, sans calcul de prévision de consommation.

MDC-4-1

OUT 1 : 70 % de la puissance configurée
OUT 2 : 80 % de la puissance configurée
OUT 3 : 90 % de la puissance configurée
OUT 4 : 95 % de la puissance configurée
Bien sûr, aussi bien la valeur de la puissance maximale que les seuils de déconnexion en % de la puissance maximale sont entièrement programmables dans le MDC-4.

Solution pour les grandes industries et les infrastructures

• MDC 20 : enregistreur de données avec serveur web embarqué pour la gestion prévisionnelle de la puissance appelée

MDC 20 est un enregistreur de données avec un serveur web embarque

MDC-4-2

*La puissance maximale et les 4 seuils de déconnexion sont programmés par l’utilisateur selon les besoins de son installation

Exemple de méthode de fonctionnement du MDC 4

Fo_MDC-4_R

MDC 4

pour la gestion et le contrôle de la puissance appelée. Grâce à sa grande versatilité, il offre une grande variété de possibilités de programmation. MDC 20 gère des charges non prioritaires et assure le contrôle de la puissance appelée pour ne pas dépasser la valeur de la puissance souscrite, en évitant ainsi des majorations dans la facture d’électricité.

Le MDC20 utilise des algorithmes internes très puissants permettant de prévoir plusieurs minutes à l’avance le risque de dépassement de puissance souscrite, lui laissant ainsi suffisamment de temps pour que la déconnexion et la reconnexion des charges qu’il réalise automatiquement permettent d’atteindre l’objectif escompté, à savoir le non dépassement de puissance souscrite.

Car comme nous l’avons vu au début de cet article, dans le paragraphe définissant le terme d’Indicateur de maximum, ce dernier est calculé à partir de l’énergie cumulée durant l’intervalle de mesure (15 minutes ou 10 minutes).

Si l’énergie consommée durant les premières minutes de l’intervalle est très élevée, il se peut que même la déconnexion de toutes les charges pendant le reste du temps soit insuffisante pour éviter le dépassement de puissance souscrite. D’où l’intérêt de disposer d’un système permettant de prévoir le plus tôt possible, dès les toutes premières minutes de fonctionnement, l’évolution exacte de la consommation d’énergie.

Le contrôle de la puissance appelée peut être également assujetti à des conditions bien définies (profils programmables) et autorisé ou non selon un calendrier précis (annuel, mensuel, hebdomadaire et quotidien). En plus, le MDC 20 est doté d’un simulateur interne, permettant à l’utilisateur de simuler le comportement du MDC 20, selon le paramétrage choisi et les variations réelles des charges dans son installation, et ce afin de maîtriser le fonctionnement de son installation avant de mettre le système en marche automatique. Ceci permet donc à l’utilisateur d’éviter de perturber le fonctionnement de son usine ou de ses bureaux pendant la phase de paramétrage du système.    Le résultat de la simulation est affiché sous forme graphique ce qui facilite énormément l’interprétation des résultats.

Pour les utilisateurs préférant assurer eux même le contrôle de l’installation, le MDC 20 permet la gestion manuelle des charges, indépendamment de la programmation dont il a fait l’objet.

En outre, l’équipement dispose d’un port de communications Ethernet et d’un port RS-485 (Modbus RTU), en plus de 6 sorties relais pour la gestion des charges et 8 entrées digitales pour le comptage des impulsions d’autres compteurs ou pour la visualisation des états de fonctionnement de machines (marche / arrêt). MDC 20 est extensible. Le nombre d’entrées/ sorties peut être étendu jusqu’à 48 sorties relais et 48 entrées TOR (Tout ou Rien), par la connexion de modules d’Entrées/Sorties esclaves sur son port de communication RS-485.

L’équipement gère une base de données internes (avec une capacité mémoire supérieure à une année de données), dispose d’un serveur web embarqué, et intègre le logiciel Power-Studio pour la programmation, la configuration et la visualisation des données et du statut de l’équipement et des différents périphériques associés au port de communications RS-485.

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Dispositif MDC 20

– Il est doté de 6 sorties relais et de 8 entrées TOR indépendantes.
– Connexion/déconnexion des charges selon la priorité programmée
– Possibilité d’extension jusqu’à 48 entrées/sorties déportées par bu de terrain RS-485 (en utilisant les modules LM 4I/4O)
– Il contrôle automatiquement la puissance appelée selon les conditions, en appliquant les calendriers, les profils…
– Il simule le comportement du système selon la programmation de l’équipement
– Il envoie des courriers électroniques avec des messages personnalisés
– Il garde les historiques de plus d’un an
– Compatible avec n’importe quel maître de communication XML
– Il génère et enregistre des variables et des indicateurs de performance personnalisables par l’utilisateur (EnPI, %, kg, CO2, Dirhams…)

Exemple d’application avec MDC 20

Exemple d’application avec MDC 20

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